专利名称：基于实物信号的列控车载设备集成测试系统及方法
技术领域：
本发明主要涉及到列控系统车载设备的测试领域，特指一种基于实物信号的列控车载设备集成测试系统及方法。
背景技术：
“列控系统车载设备”在运行中的输入条件信号主要包括走行速度、列车管压力(普通机车还包括均衡风缸压力)、制动缸压力、司机控制器手柄位、轨道电路信息、点式应答器信息等，在对列控系统车载设备进行测试和验证过程中，需要为其提供上述条件信号，构成基本的实验环境。目前，在列控车载设备的测试和实验中，这些条件信号都是通过信号模拟仪器或设备提供的，但现有技术中的各种测试系统存在以下不足
(I)现有技术所提供的模拟机车条件是通过信号调制电路生成的模拟条件电信号，如速度脉冲、列车风管压力电压值、制动缸压力电压值等，信号纯净，无法模拟杂波、干扰等临界测试环境。(2)现有技术仅以CTCS-O级列控车载设备的控制主机为目标和测试对象，所提供的模拟条件信号仅为CTCS-O级列控车载设备控制主机所需的基本条件信号，未考虑到其它外围车载设备，也不满足高级别列控系统车载设备的测试和验证要求。(3)现有技术中各实物设备配置分散，功能单一，且无集成的测试控制人机界面，操作过程复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够将各种实物条件信号发生设备集中控制并为设备实验和测试提供全面的真实条件信号的基于实物信号的列控车载设备集成测试系统及方法，用以提高测试和实验条件的真实性和有效性。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案
一种基于实物信号的列控车载设备集成测试系统，其特征在于，包括
测试主控子系统，用于测试人机界面、加载地面信号关键点数据、进行运行位置计算、采集被测设备输出以及发出控制速度和压力发生装置的信号；所述测试主控子系统包括测试主控制器以及与测试主控制器相连的测试人机界面模块、地面信号关键点位置数据加载模块、运行位置运算模块、速度发生装置控制模块、压力发生装置控制模块、数字信号采集模块以及车载端网络通信模块；
地面信号控制子系统，用于接收运行位置、发出控制地面信号设备的命令，以实现点式应答器报文加载、运行位置和过关键点同步运算、轨道电路编码、点式应答器控制装置控制、轨道电路发码装置(轨道电路环线发码箱)控制、网络通信；所述地面信号控制子系统包括地面信号主控制器以及与地面信号主控制器相连的点式应答器报文存储和加载模块、定时触发器模块、轨道电路编码模块、点式应答器控制装置控制模块、轨道电路发码装置控制模块、以及地面端网络通信模块；
所述测试 主控子系统和地面信号控制子系统通过通信网络连接。作为本发明的进ー步改进
所述测试主控制器和地面信号主控制器均采用エ控计算机。本发明进一歩提供ー种应用于上述集成测试系统的测试方法，其执行流程包括
①由地面信号关键点位置数据加载模块加载位置文件中的数据，所述数据包括地面信号类型、间隔距离、关键点编号、轨道电路制式、轨道电路载频、轨道电路低频码；
②由测试人机界面模块输入的速度驱动运行位置运算模块进行实时计算，计算结果通过车载端网络通信模块发送给地面信号控制子系统；
③由速度发生装置控制模块将测试人机界面模块输入的速度值向速度发生装置设备发送，获取速度发生装置设备的反馈数据并在测试人机界面模块显示；
④由压カ发生装置控制模块将测试人机界面模块输入的压カ值向压カ发生装置设备发送，获取压カ发生装置设备的反馈数据并在测试人机界面模块显示；
⑤由数字信号采集模块将测试人机界面模块输入的手柄エ况指令发送给信号调理板，并从信号调理板采集被测设备发出的控制信号，并在测试人机界面模块显示；
⑥地面信号控制子系统通过地面端网络通信模块接收到列车实时运行信息和地面信号參数数据后，并经轨道电路编码模块编码后生成触发事件存储于定时触发器模块；
⑦由定时触发器模块精确判断过地面信号关键点时刻，如地面信号为轨道电路，则通过轨道电路发码装置控制模块发出轨道电路发码命令；如地面信号为点式应答器，则通过点式应答器控制装置控制模块发出点式应答器报文写入命令和激活命令。与现有技术相比，本发明的优点在于
I、本发明的测试方法和系统是基于实物信号的设计，即将各种实物条件信号发生设备集中控制，为设备实验和测试提供全面的真实条件信号，从而提高了测试和实验条件的真实性和有效性。2、本发明通过驱动相关实物设备，灵活配置相关信号參数，向被测的列控车载设备提供运行所需的真实条件信号环境。3、本发明可根据实际测试需要，通过控制车载接ロ实物仿真设备和地面信号实物仿真设备，手动或自动向整个列控车载系统提供真实控制条件信号，同时提供高级别列控系统车载设备所需的真实信号接ロ。4、本发明将提供各测试条件信号控制的集成化人机界面，操作简单，界面友好，且具备一定程度的自动化测试功能。
图I是本发明测试系统的组成框架示意图。图2是本实施例中测试主控子系统的工作原理示意图。图3是本实施例中地面信号控制子系统的工作原理不意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进ー步详细说明。如图I所示，本发明的基于实物信号的列控车载设备集成测试系统，包括
测试主控子系统，用于测试人机界面、加载地面信号关键点数据、进行运行位置计算、采集被测设备输出以及发出控制速度和压カ发生装置的信号；它可通过测试模式切換在自动运行和手动控制间切换；
地面信号控制子系统，用于接收运行位置、发出控制地面信号设备的命令，以实现点式应答器报文加载、运行位置和过关键点同步运算、轨道电路编码、点式应答器控制装置控制、轨道电路发码装置(轨道电路环线发码箱)控制、网络通信。测试主控子系统和地面信号控制子系统通过以太网连接。本实施例中，测试主控子系统和地面信号控制子系统均可采用エ控计算机。本实施例中，测试主控子系统包括
测试人机界面模块，用来提供测试人机接ロ ；
地面信号关键点位置数据加载模块，用于加载描述地面信号位置的数据；
运行位置运算模块，用于计算虚拟的列车与地面信号关键点的位置关系；
速度发生装置控制模块，用来发出速度命令进而控制速度发生装置；
压カ发生装置控制模块，用于发出气缸压力命令进而控制压カ发生装置；
数字信号采集模块，用于控制电平信号的输入和输出进而向被测设备提供列车エ况电平信息、获取被测设备输出；
车载端网络通信模块，用于发出虚拟的列车实时运行信息和地面信号參数数据。參见图2所示，测试主控子系统的工作过程为
I)测试人机界面
测试人机界面布置由速度输入区、速度发生装置监视区、压カ输入区、压カ发生装置监视区、手柄エ况输入区、被测设备输出显示区、地面信号关键点位置显示区、參数配置区(包括通信端ロ设置和轮径设置)、控制按钮区构成。2)地面信号关键点位置加载
地面信号关键点信息指信号机和点式应答器在一段线路上的位置及相关參数信息，包括地面信号类型、间隔距离、关键点编号、轨道电路制式、轨道电路载频、轨道电路低频码，地面信号关键点信息采用xml格式文件存储。3)运行位置运算
运行位置运算是计算列车在上述线路上的运动学计算，计算与地面信号关键点的相对位置，将实时计算的位置信息通过网络发送至地面信号控制子系统，由其同步判断过关键点，并精确触发实物设备发出地面信号。4)速度发生装置控制
测试主控子系统通过RS485控制速度发生装置。与速度发生装置连接后，根据人机界面输入速度、预设置轮径、各轴速度偏移分别计算4轴的理论转速，井向其发送驱动各轴转动，同时接收速度发生装置反馈的各轴转速，经过计算后进行实时显示；反方向运行、強制停止时向速度发生装置发送复位命令。5)压カ发生装置控制
测试主控子系统通过RS485控制压カ发生装置与压カ发生装置连接后，根据人机界面输入各气缸目标压力、目标压カ变化时间，向其发送压カ调整命令，循环发送压カ查询命令，并根据其反馈的各缸压カ进行实时显示。6)数字信号采集
测试主控子系统通过PCI数据采集板卡连接信号调理板，向其输入手柄エ况5V电平信号和备用电平信号，并从信号调理板采集被测列控车载设备输出电平信号并在人机界面显
/Jn ο7)车载端网络通信
测试主控子系统通过网络通信控制地面信号控制子系统发送轨道电路频率信号，和激活点式应答器报文。采用TCP/IP网络通信协议，测试主控子系统为服务器端，地面信号控制子系统为客户端，网络交互的数据包包括网络状态控制包、运行信息数据包、轨道电路数据包、点式应答器数据包、应答包。网络状态控制包信息包括数据头、握手状态、连接状态、断开状态；
运行信息数据包信息包括数据头、应答器存在标志、运行速度、前方信号机编号、当前轨道电路制式、当前轨道电路载频、下分区轨道电路制式、下分区轨道电路载频、距前方信号机距离、前方应答器编号、距前方应答器距离；
轨道电路数据包信息包括数据头、发送模式(立即发送、下分区发送)、轨道电路低频ィ目息码;
点式应答器数据包信息包括数据头、有源点式应答器编号、有源点式应答器报文用户ィ目息码;
应答包信息包括数据头、应答包类型。 数据解包采用反粘包设计。本实施例中，地面信号控制子系统包括
点式应答器报文存储和加载模块，用于存储和加载应答器报文用户信息，该应答器报文用户信息包括应答器编号、应答器类型、组内应答器间隔距离、应答器报文用户信息码；定时触发器模块，用于进行过关键点同步运算、精确发出地面信号控制指令；
轨道电路编码模块，用于生成正确的低频信息；
点式应答器控制装置控制模块，用于发出点式应答器控制装置激活命令和报文数据； 轨道电路发码装置控制模块，用于发出轨道电路发码命令；
地面端网络通信模块，用于接收列车实时运行信息和地面信号參数数据。參见图3所示，地面信号控制子系统的工作过程为
I)点式应答器报文加载
点式应答器报文数据信息包括无源应答器的应答器编号、应答器类型、组内应答器间隔距离、应答器报文用户信息码，采用xml格式或txt格式文件存储。在测试任务前，将点式应答器报文数据文件加载到内存链表，供测试过程检索和调用。2)运行位置和过关键点同步运算
地面信号控制子系统根据从测试主控子系统获取的关键点信息(轨道电路频率信息、应答器编号和报文等)，存入自定义的定时触发器，实时处理从测试主控子系统接收到的速度、距关键点(轨道电路发码点、过应答器点)距离等信息，实时刷新定时触发器触发事件，实现过关键点的精确控制触发。3)轨道电路编码
地面信号控制子系统根据从测试主控子系统获取的轨道电路制式、载频值、低频信息码检索条件，在“轨道信号低频信息分配表”中查找对应低频值，并查找频偏、设备显示灯码信息，并存入上述定时触发器，用作轨道电路发码装置控制。4)点式应答器报文编码 地面信号控制子系统将从测试主控子系统获取的有源应答器报文和自加载的无源应答器报文“用户信息码”根据编译规范编译为最終写入应答器的报文。5)点式应答器控制装置控制
地面信号控制子系统通过RS422与点式应答器控制装置通信。在地面信号控制子系统从测试主控子系统获取到一个新的点式应答器编号时，经过上述点式应答器报文编码，分别生成写入触发事件和激活触发事件(写入触发事件提前激活触发事件的时间间隔可自定义)并存入上述定时触发器。在满足写入触发条件时将点式应答器组内所有应答器报文以报文帧形式写入点式应答器控制装置，内容包括数据头、组内应答器数、各应答器编号、各应答器间间隔距离、各应答器报文、CRC32校验码。在满足激活触发条件时将激活命令以激活控制帧形式发送给点式应答器控制装置，内容包括数据头、激活标志、应答器个数、运行速度、距离组内第一个应答器距离、组内各应答器编号和校验码。6 )轨道电路发码装置控制
地面信号控制子系统通过RS485与轨道电路发码装置通信。在地面信号控制子系统从测试主控子系统获取到新的轨道电路频率信息时，在经过上述轨道电路编码后，生成轨道电路发码触发事件，并存入上述定时触发器。在满足轨道电路发码触发条件吋，将触发器内存储的轨道电路频率信息以命令帧形式发给轨道电路发码装置，内容包括数据头、设备编号、制式、载频、频偏、显示灯码、电流、和检验码。轨道电路发码装置在执行命令完毕后向该程序以回送帧形式返回执行情况，内容包括数据头、设备编号、命令接收结果、环线状态、和校验码。7)地面端网络通信
地面信号控制子系统通过网络通信接收测试主控子系统下发的运行状态信息和控制命令。采用TCP/IP网络通信协议，该程序为客户端，测试主控子系统为服务器端。在地面信号控制子系统从测试主控子系统获取到点式应答器数据包后，将受到的有源点式应答器编号和报文用户信息码更新写入上述点式应答器报文加载所述的内存链表，与无源应答器信息ー并处理。数据解包采用反粘包设计。本发明进一歩提供了ー种应用于上述集成测试系统的测试方法，该方法包括
①由地面信号关键点位置数据加载模块加载位置文件中的数据，所述数据包括地面信号类型、间隔距离、关键点编号、轨道电路制式、轨道电路载频、轨道电路低频码；
②由测试人机界面模块输入的速度驱动运行位置运算模块进行实时计算，计算结果通过车载端网络通信模块发送给地面信号控制子系统；
③由速度发生装置控制模块将测试人机界面模块输入的速度值向速度发生装置设备发送，获取速度发生装置设备的反馈数据并在测试人机界面模块显示；
④由压カ发生装置控制模块将测试人机界面模块输入的压カ值向压カ发生装置设备发送，获取压カ发生装置设备的反馈数据并在测试人机界面模块显示；
⑤由数字信号采集模块将测试人机界面模块输入的手柄エ况指令发送给信号调理板，并从信号调理板采集被测设备发出的控制信号，并在测试人机界面模块显示；
⑥地面信号控制子系统通过地面端网络通信模块接收到列车实时运行信息和地面信号參数数据后，并经轨道电路编码模块编码后生成触发事件存储于定时触发器模块；
⑦由定时触发器模块精确判断过地面信号关键点时刻，如地面信号为轨道电路，则通过轨道电路发码装置控制模块发出轨道电路发码命令；如地面信号为点式应答器，则通过点式应答器控制装置控制模块发出点式应答器报文写入命令和激活命令。以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于实物信号的列控车载设备集成测试系统，其特征在于，包括 测试主控子系统，用于测试人机界面、加载地面信号关键点数据、进行运行位置计算、采集被测设备输出以及发出控制速度和压力发生装置的信号；所述测试主控子系统包括测试主控制器以及与测试主控制器相连的测试人机界面模块、地面信号关键点位置数据加载模块、运行位置运算模块、速度发生装置控制模块、压力发生装置控制模块、数字信号采集模块以及车载端网络通信模块； 地面信号控制子系统，用于接收运行位置、发出控制地面信号设备的命令，以实现点式应答器报文加载、运行位置和过关键点同步运算、轨道电路编码、点式应答器控制装置控制、轨道电路发码装置控制、网络通信；所述地面信号控制子系统包括地面信号主控制器以及与地面信号主控制器相连的点式应答器报文存储和加载模块、定时触发器模块、轨道电路编码模块、点式应答器控制装置控制模块、轨道电路发码装置控制模块、以及地面端网络通信模块； 所述测试主控子系统和地面信号控制子系统通过通信网络连接。
2.根据权利要求I所述的基于实物信号的列控车载设备集成测试系统，其特征在于，所述测试主控制器和地面信号主控制器均采用工控计算机。
3.一种应用于权利要求I 2中任意一项所述集成测试系统的测试方法，其特征在于，执行流程包括 ①由地面信号关键点位置数据加载模块加载位置文件中的数据，所述数据包括地面信号类型、间隔距离、关键点编号、轨道电路制式、轨道电路载频、轨道电路低频码； ②由测试人机界面模块输入的速度驱动运行位置运算模块进行实时计算，计算结果通过车载端网络通信模块发送给地面信号控制子系统； ③由速度发生装置控制模块将测试人机界面模块输入的速度值向速度发生装置设备发送，获取速度发生装置设备的反馈数据并在测试人机界面模块显示； ④由压力发生装置控制模块将测试人机界面模块输入的压力值向压力发生装置设备发送，获取压力发生装置设备的反馈数据并在测试人机界面模块显示； ⑤由数字信号采集模块将测试人机界面模块输入的手柄工况指令发送给信号调理板，并从信号调理板采集被测设备发出的控制信号，并在测试人机界面模块显示； ⑥地面信号控制子系统通过地面端网络通信模块接收到列车实时运行信息和地面信号参数数据后，并经轨道电路编码模块编码后生成触发事件存储于定时触发器模块； ⑦由定时触发器模块精确判断过地面信号关键点时刻，如地面信号为轨道电路，则通过轨道电路发码装置控制模块发出轨道电路发码命令；如地面信号为点式应答器，则通过点式应答器控制装置控制模块发出点式应答器报文写入命令和激活命令。
全文摘要
一种基于实物信号的列控车载设备集成测试系统及方法，该系统包括测试主控子系统，用于测试人机界面、加载地面信号关键点数据、进行运行位置计算、采集被测设备输出以及发出控制速度和压力发生装置的信号；地面信号控制子系统，用于接收运行位置、发出控制地面信号设备的命令，以实现点式应答器报文加载、运行位置和过关键点同步运算、轨道电路编码、点式应答器控制装置控制、轨道电路发码装置控制、网络通信。该方法为应用于上述集成测试系统的测试方法，它在测试主控子系统和地面信号控制子系统上执行所有的功能。本发明能够将各种实物条件信号发生设备集中控制并为设备实验和测试提供全面的真实条件信号，提高测试和实验条件的真实性和有效性。
文档编号G05B23/02GK102692921SQ20121020210
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者戴毅欣, 曾垂周, 王志伟, 申竹林, 苏军贵, 邓俊彦 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司